Etude de la structure, de la fonction et de la pathogénicité des domaines PolyGlutamines en rapport avc la pathogenèse de la maladie de Huntington – PolyQ-Net

La maladie de Huntington (MH) et 8 autres maladies neurodégénératives héréditaires - actuellement incurables - sont causées par des protéines portant une expansion de polyglutamine (polyQ). Alors que notre compréhension des mécanismes physiopathologiques des maladies à polyQ (MPQ) demeure limitée, il est établi que la polyQ mutée confère des propriétés toxiques aux protéines, qui s’accumulent dans les neurones et interagissent anormalement avec leurs interacteurs. Les polyQ - présents dans de nombreuses protéines – ont une fonction inconnue. Nos études biophysiques antérieures montrent que les polyQ courts ou longs ne sont pas structurés. Une structuration responsable des propriétés toxiques est néanmoins supposée.Les protéines mutées s’accumulent in vivo et forment des agrégats intraneuronaux. In vitro, les polyQ s’agrègent sous diverses structures supramoléculaires riches en feuillet ß : oligomères, fibrilles et fibres amyloïdes insolubles similaires à celles observées dans les maladies de Alzheimer et Parkinson. Oligomères et fibres sont cytotoxiques, indiquant une relation étroite entre la toxicité et la structure. Les oligomères, par exemple, altèrent l’intégrité des membranes, possiblement en formant des pores. De nombreux efforts visent à identifier des inhibiteurs d’agrégation, ces molécules améliorant la survie de modèles animaux.Outre ces formes toxiques communes, chaque maladie présente une atteinte neuronale spécifique – malgré l’ubiquité des protéines impliquées - suggérant l’existence de processus pathogéniques propres. Dans la MH, la Huntingtin (Htt) interagit avec des protéines impliquées dans le transport de vésicules. La Htt mutée se lierait avec plus d’affinité à ces interacteurs, suggérant un rôle structural de la polyQ. Une caractérisation approfondie par des approches biophysiques et biostructurales des propriétés d’interaction de la Htt mutée est essentielle, la spécificité de l’atteinte neuronale dans la MH en dépendant probablement.A ce jour, les données structurales des polyQ – agrégées, dans les membranes ou en interaction – sont limitées, alors qu’elles offriraient une base rationnelle au développement de drogues à visée thérapeutique. Dans le but d’approfondir ces aspects, nous avons créé PolyQ-Net, un réseau collaboratif regroupant des laboratoires maîtrisant les techniques de pointe en biophysique et biostructure, telles la cristallographie, la résonance magnétique nucléaire en phase liquide (RMN-L) et solide (RMN-S) et la résonance plasmonique de surface (RPS). Nous voulons (i) étudier la structure des polyQ agrégés et dans un contexte lipidique par RMN-S (ii) effectuer la première analyse structurale des polyQ libres par RMN-L afin de définir pourquoi les longs polyQ sont toxiques (iii) résoudre par cristallographie et RMN-L la structure de polyQ interagissant avec l’anticorps IC2: 1C2 inhibe l’agrégation, la structure de l’épitope permettrait donc d’élaborer des inhibiteurs par modélisation (iv) déterminer le rôle de la polyQ dans les propriétés d’interaction de la Htt en (i) mesurant très précisément par RPS l’influence de la taille du polyQ dans les interactions entre la Htt et certains interacteurs et (ii) élucidant la structure de complexes formés par la Htt et ses interacteurs par cristallographie et RMN-L.Nous avons déjà obtenu les pré-requis biochimiques et biophysiques essentiels à la faisabilité de ce projet, montrant le fonctionnement effectif de PolyQ-Net.